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电力系统强迫振荡源定位的耗散能量谱方法

中国电机工程学报 2023年第8期43卷 2940-2952页

作者：姜涛高浛李雪陈厚合李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

快速、准确定位振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。为提高电力系统强迫振荡源定位精度和效率,该文提出一种基于耗散能量谱的电力系统强迫振荡源频域定位方法。该方法首先将电力系统广域测量信息进行短时傅里叶变换(short-time Fo... 详细信息

快速、准确定位振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。为提高电力系统强迫振荡源定位精度和效率,该文提出一种基于耗散能量谱的电力系统强迫振荡源频域定位方法。该方法首先将电力系统广域测量信息进行短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT);然后,根据信号的时—频域特性,推导出时域耗散能量与时频域耗散能量间的关系,在此基础上,构建出频域耗散能量谱,论证了时域耗散能量与频域耗散能量谱的等价性;进而根据频域耗散能量谱辨识系统强迫振荡频率、定位强迫振荡源;最后,将所提方法应用到WECC179节点测试系统和ISO New England中进行仿真、验证,结果验证了所提方法的准确性和有效性。

关键词：强迫振荡振荡源定位短时傅里叶变换耗散能量流耗散能量谱

基于小波耗散能量谱的电力系统强迫振荡源定位

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电工技术学报 2023年第7期38卷 1737-1750页

作者：姜涛高浛李筱静陈厚合李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林132012 国网吉林省电力有限公司长春130021

快速、准确地定位强迫振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。目前,基于广域量测信息的电力系统强迫振荡源定位方法大多基于时域耗散能量流理论,其计算过程较为复杂,计算效率有待提高。首先,提出一种基于小波耗散能量谱(WDES)的电力... 详细信息

快速、准确地定位强迫振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。目前,基于广域量测信息的电力系统强迫振荡源定位方法大多基于时域耗散能量流理论,其计算过程较为复杂,计算效率有待提高。首先,提出一种基于小波耗散能量谱(WDES)的电力系统强迫振荡源频域定位方法,该方法首先将电力系统广域测量信息进行连续小波变换,得到各广域量测信息的小波系数矩阵;然后,根据获得小波系数矩阵定义小波耗散能量谱,阐述小波耗散能量谱和传统时域耗散能量流的关联关系;进而,由小波耗散能量谱的跃变特性确定系统的强迫振荡频率;再根据各发电机在强迫振荡频率处的小波耗散能量谱准确定位振荡源;最后,将所提方法应用到WECC-179节点测试系统和ISO New England中进行仿真和验证,结果验证了所提方法的准确性和有效性。

关键词：强迫振荡振荡源定位连续小波变换耗散能量流小波耗散能量谱

基于自适应投影多元经验模态分解的电力系统强迫振荡源定位

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电工技术学报 2023年第13期38卷 3527-3538页

作者：姜涛刘博涵李雪李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林132012

近年来,电力系统强迫振荡在电网中频繁发生,严重威胁到电网的安全稳定运行,快速、准确地定位强迫振荡源对抑制强迫振荡具有重要意义,但现有方法在分解具有高差异度多通道广域量测信息时难以准确提取强迫振荡模式分量,严重影响到强迫振... 详细信息

近年来,电力系统强迫振荡在电网中频繁发生,严重威胁到电网的安全稳定运行,快速、准确地定位强迫振荡源对抑制强迫振荡具有重要意义,但现有方法在分解具有高差异度多通道广域量测信息时难以准确提取强迫振荡模式分量,严重影响到强迫振荡源定位精度。为此,该文提出一种基于自适应投影多元经验模态分解(APIT-MEMD)的强迫振荡源定位方法。该方法首先采用APIT-MEMD通过构建自适应投影方向向量,实现对发电机多通道广域量测信息的同步分解,分离出表征不同振荡模式的固有模态函数(IMF)分量;然后,借助对数能量熵从众多IMF分量中提取出含强迫振荡模式的IMF分量;在此基础上,根据提取出的强迫振荡IMF分量,计算各发电机的耗散能量流,根据耗散能量流实现强迫振荡源定位;最后,通过WECC 179节点测试系统仿真数据和实际电网同步相量测量装置(PMU)实测数据对所提方法进行分析、验证,结果验证了所提方法的准确性和实用性。

关键词：电力系统强迫振荡振荡源定位自适应投影多元经验模态分解固有模态函数耗散能量流

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电力系统强迫振荡源的时频域定位方法

电力系统自动化 2021年第9期45卷 98-106页

作者：姜涛李孟豪李雪李国庆陈厚合现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

快速、准确定位电力系统强迫振荡源,对于预防由强迫振荡引起的电力系统大停电事故意义重大,但目前的强迫振荡源时域定位方法计算过程较为复杂,计算效率有待提升。为此,文中提出一种基于广域量测信息的电力系统强迫振荡源的时频域定位方... 详细信息

快速、准确定位电力系统强迫振荡源,对于预防由强迫振荡引起的电力系统大停电事故意义重大,但目前的强迫振荡源时域定位方法计算过程较为复杂,计算效率有待提升。为此,文中提出一种基于广域量测信息的电力系统强迫振荡源的时频域定位方法,该方法首先将电力系统广域量测数据进行连续小波变换,计算各小波系数矩阵的小波相对能量,进而甄别出电力系统强迫振荡模式对应的关键小波系数。基于所得关键小波系数,计算各发电机基于小波变换的耗散能量流;在此基础上,借鉴传统耗散能量流的定位方法,定位电力系统强迫振荡源,并通过振荡源定位量化指标直观地展示强迫振荡源定位结果。最后,将所提方法应用到WECC 179节点测试系统和中国辽宁电网的实测数据中进行分析、验证,结果验证了所提方法的正确性和有效性。

关键词：电力系统强迫振荡振荡源定位连续小波变换耗散能量流

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数据驱动的电力系统强迫振荡源定位

数据驱动的电力系统强迫振荡源定位

作者：高浛东北电力大学

学位级别：硕士

随着我国电网跨区域互联、电网结构不断增强以及电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)大规模应用,因负阻尼机理而引发的电网低频振荡现象已被较好抑制。然而,当电力系统中原动机及调速器、励磁系统和负荷产生持续的周期性扰动时... 详细信息

随着我国电网跨区域互联、电网结构不断增强以及电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)大规模应用,因负阻尼机理而引发的电网低频振荡现象已被较好抑制。然而,当电力系统中原动机及调速器、励磁系统和负荷产生持续的周期性扰动时,可能会引发强迫振荡,其严重威胁电网安全稳定运行。由于强迫振荡具有随机性强、起振快、持续时间长、失去振荡源后迅速衰减等特点,因此快速、准确定位振荡源对消除强迫振荡具有重要意义。广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)在电网中大规模配置,为在线定位强迫振荡源提供了基础。结合上述背景,本文研究了数据驱动的电力系统强迫振荡源定位新方法,主要研究内容如下:(1)介绍了一种基于广域量测数据的耗散能量流(dissipation energy flow,DEF)定位方法。该方法在分析强迫振荡能量组成及转换关系的基础上,构建发电机节点所连支路的实用耗散能量流模型,明确了耗散能量的正负与振荡源的关系,该方法仅需广域量测数据便可计算各发电机的时域耗散能量,然后通过分析各发电机耗散能量的正负及变化趋势实现振荡源定位;最后,利用WECC179节点测试系统对该方法进行分析验证,结果有效验证了该方法的准确性与有效性。(2)提出了一种基于耗散能量谱(dissipation energy spectrum,DES)的电力系统强迫振荡源定位方法。该方法首先将电力系统广域量测信息进行短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT);在此基础上,推导出基于短时傅里叶变换的“时域–时频域”耗散能量转换关系,定义了耗散能量谱,论证了时域耗散能量流与频域耗散能量谱的等价性;进而根据耗散能量谱的峰/谷变化特点确定强迫振荡频率;然后,根据强迫振荡频率处的耗散能量谱定位强迫振荡源;最后,利用WECC179节点测试系统仿真数据和ISO New England电网实测数据对所提方法进行分析验证,结果有效验证了所提方法的正确性和实用性。(3)提出了一种基于小波耗散能量谱(wavelet dissipation energy spectrum,WDES)的电力系统强迫振荡源频域定位方法。该方法首先将电力系统广域量测信息进行小波变换(continuous wavelet transform,CWT);在此基础上,构建基于连续小波变换的小波耗散能量谱,论证了频域中的小波耗散能量谱与时域耗散能量流之间的等价性;进而,根据小波耗散能量谱的跃变特性确定系统的强迫振荡频率;然后,根据强迫振荡频率处各发电机的小波耗散能量谱,实现强迫振荡源的准确定位;最后,利用WECC179节点测试系统仿真数据和ISO New England电网实测数据对所提方法进行分析验证,结果有效验证了所提方法的正确性和实用性。

关键词：强迫振荡广域量测信息耗散能量流短时傅里叶变换连续小波变换

基于机组有功调制的低频振荡局部阻尼提升策略研究

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基于机组有功调制的低频振荡局部阻尼提升策略研究

作者：刘春丽东北电力大学

学位级别：硕士

近年来,随着新能源的加入以及运行方式的复杂化,低频振荡频发,预防低频振荡的发生对于维护电力系统的安全稳定运行计有重要意义。发电机阻尼作为系统阻尼的主要提供元件,其阻尼特性的在线评估和在线提升对于维护系统稳定运行有着实际意... 详细信息

近年来,随着新能源的加入以及运行方式的复杂化,低频振荡频发,预防低频振荡的发生对于维护电力系统的安全稳定运行计有重要意义。发电机阻尼作为系统阻尼的主要提供元件,其阻尼特性的在线评估和在线提升对于维护系统稳定运行有着实际意义。因此,本文利用大量且易得的环境激励数据探究了发电机端口耗散能量与耗散能量流之间的关系,阐述了发电机端口耗散能的组成部分,研究了系统的阻尼精细化分析方法,进行发电机的局部阻尼评估,定义了新型局部有功灵敏度指标,并进行局部的潮流调控,消除系统低频振荡的隐患。在线提升系统潜在弱阻尼模式的阻尼表现,为电力系统低频振荡的预防控制提供了新的思路,具体研究内容如下:首先,在数学模型分析的基础上,建立了环境激励下的负荷随机响应模型,并推导了系统状态变量的时域解析表达式,从理论上证明了随机响应数据中蕴含着电力系统稳定性分析需要的模态信息,并介绍了环境激励下动态模式分解结合Morlet小波滤波提取单一机电振荡模式的方法,在仿真中验证了动态模式分解和特征值分析辨识模态频率的一致性以及Morlet小波滤波提取机电振荡模式的可行性。其次,在环境激励下,从频域角度推导了发电机及负荷端口的耗散能量表达式,根据内含变量的物理意义推出发电机局部阻尼指标的概念,进一步探究电力系统发电机阻尼的在线评估方法,实现了在电力系统正常运行过程中在线监测发电机的阻尼变化。最后,为提升系统阻尼水平,本文研究了基于局部有功灵敏度的发电机有功精准调制措施。本文基于发电机端口耗散能量流辨识的发电机阻尼结果计算发电机的局部有功灵敏度,作为发电机有功调制的依据,在保证区域间传输功率稳定的前提下进行区域内的潮流再分配,从而提升系统潜在弱阻尼振荡模式的阻尼水平,消除低频振荡发生的可能性。

关键词：动态模式分解 Morlet小波滤波耗散能量流局部阻尼局部有功灵敏度

基于多元经验模态分解的电力系统强迫振荡源定位

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中国电机工程学报 2022年第22期42卷 8063-8074页

作者：姜涛刘博涵李雪李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

强迫振荡是威胁电力系统安全稳定运行的重要因素之一,准确、高效定位强迫振荡源是抑制强迫振荡的关键,但现有基于广域量测信息的强迫振荡源定位方法实现较为复杂且效率和精度有待提升。为此,该文提出一种基于多元经验模态分解的电力系... 详细信息

强迫振荡是威胁电力系统安全稳定运行的重要因素之一,准确、高效定位强迫振荡源是抑制强迫振荡的关键,但现有基于广域量测信息的强迫振荡源定位方法实现较为复杂且效率和精度有待提升。为此,该文提出一种基于多元经验模态分解的电力系统强迫振荡源定位方法。该方法首先对发电机的广域量测信息进行多元经验模态分解;然后,计算分解后各本征模函数分量的Teager能量值及能量权重,提取表征强迫振荡模式的关键本征模函数分量;基于提取的本征模函数分量,计算各发电机的耗散能量流,进而根据耗散能量流实现强迫振荡源定位;最后,分别利用WECC179-节点测试系统仿真数据和辽宁电网PMU实测数据对所提方法进行分析验证,结果表明,所提方法可准确定位电力系统强迫振荡源。

关键词：电力系统强迫振荡振荡源定位多元经验模态分解耗散能量流

基于广域量测数据的电力系统强迫振荡源定位方法研究

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基于广域量测数据的电力系统强迫振荡源定位方法研究

作者：李孟豪东北电力大学

学位级别：硕士

随着电网结构不断增强、各类阻尼控制装置大规模配置,基于传统弱阻尼机理的电力系统自由振荡已经实现了较好的抑制,强迫振荡成为威胁电力系统安全稳定运行的主要因素之一。为了能够预防由强迫振荡引起的电力系统解列和大停电事故,快速... 详细信息

随着电网结构不断增强、各类阻尼控制装置大规模配置,基于传统弱阻尼机理的电力系统自由振荡已经实现了较好的抑制,强迫振荡成为威胁电力系统安全稳定运行的主要因素之一。为了能够预防由强迫振荡引起的电力系统解列和大停电事故,快速、准确定位电力系统强迫振荡源意义重大。振荡能量流是目前电力系统强迫振荡源定位的主要方法,但基于时域振荡能量流的振荡源定位方法计算过程较为复杂,计算效率有待提升。针对这一问题,本文以基于广域量测数据的耗散能量分析为基础,通过连续小波变换实现电力系统强迫振荡源的快速、准确定位,主要研究内容如下:首先,对电力系统广域量测信息进行小波变换,计算得到的各输入信号小波系数矩阵的小波相对能量,进而根据小波相对能量峰值与强迫振荡模式的对应关系甄别出电力系统强迫振荡模式对应的关键尺度系数;然后,提取电力系统强迫振荡模式对应的关键小波系数,基于该系数辨识出系统强迫振荡模式信息,同时将电力系统强迫振荡模式对应的关键小波系数重构为时域信号,带入到耗散能量流计算公式中,实现电力系统强迫振荡源和振荡模式的协同分析;进一步,基于传统耗散能量流理论,通过交叉小波功率谱建立基于小波变换的耗散能量流计算模型;将各电气量强迫振荡模式对应的关键小波系数作为输入数据带入到基于小波变换的耗散能量流计算模型中,得到各发电机基于小波变换的耗散能量流曲线;之后,借鉴传统耗散能量流的定位方法,实现电力系统强迫振荡源的时-频域定位;在上述基础上,文中将各发电机基于小波变换的耗散能量流曲线进行最小二乘拟合,得到拟合系数,将拟合系数归一化得到电力系统强迫振荡源定位量化指标,从而直观地展示强迫振荡源定位结果。最后,利用WECC-179节点测试系统和辽宁电网的实测数据对所提方法进行分析、验证,通过与传统方法的结果对比验证了基于文中所提方法的正确性和有效性以及在实际系统中的工程实用性。

关键词：电力系统强迫振荡振荡源定位小波变换耗散能量流